1

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический

университет»

ФИЗИКА ДРЕВЕСИНЫ

Методические указания к выполнению лабораторных работ для бакалавров направления 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», профилей подготовки «Технология деревообработки», «Лесоинженерное дело» очной, очной ускоренной, заочной и заочной ускоренной форм обучения

Красноярск 2014

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический

университет»

Физика древесины

Методические указания к выполнению лабораторных работ для бакалавров направления 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», профилей подготовки «Технология деревообработки», «Лесоинженерное дело» очной, очной ускоренной, заочной и заочной ускоренной форм обучения

Красноярск 2014

Физика древесины: методические указания к выполнению лабораторных работ для бакалавров направления 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», профилей подготовки «Технология деревообработки», «Лесоинженерное дело» очной, очной ускоренной, заочной и заочной ускоренной форм обучения. - Красноярск: СибГТУ, 2014. - 40 с.

Составитель: докт. техн. наук, профессор В.Н.Ермолин

Рецензент: канд. техн. наук, доцент Н.А. Романова (научно-

методический совет СибГТУ)

Одобрено и рекомендовано к печати редакционно - издательским

советом СибГТУ

© Ермолин В.Н, 2014

© ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», 2014

Содержание

Введение………………………………………………………………..….5

Требования к содержанию отчета по лабораторной работе……………5

Лабораторная работа № 1. Определение показателей пористости древесины…..............................................................................................................6

Лабораторная работа № 2. Гигроскопические свойства древесины….11

Лабораторная работа № 3. Коробление древесины……………………17

Лабораторная работа № 4. Влияние температурно-влажностного состояния древесины на показатели её механических свойств………………21

Ключевые слова……………………………………………………… . …30

Библиографический список………………………………………… ..…30

Приложение А (обязательное). Пример оформления титульного листа к отчетам по лабораторным работам……………………………….…31

Приложение Б (справочное). Свойства влажного воздуха…………..…32

Введение

Лабораторные занятия являются важной составляющей при изучении курса «Физика древесины», направленной на закрепление теоретических сведений и приобретение практических знаний о специфике физических свойств древесины.

Цель лабораторных занятий - научиться определять показатели физических свойств древесины, изучить особенности ее поведения в различных температурно-влажностных условиях.

Лабораторные занятия разделены на темы: «Определение показателей пористости древесины», «Коробление древесины», «Гигроскопические свойства древесины», «Влияние температурно-влажностного состояния древесины на показатели её механических свойств». По каждой теме предусмотрено проведение экспериментальных исследований и выполнение теоретических расчетов, а также анализ полученных результатов. Результаты работы оформляются в виде отчета и производится защита. Выполнение этих работ является необходимым условием для получения зачета.

Выполнение данных лабораторных работ направлено на формирование следующих компетенций:

ОК 10: использование основных естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;

ПК 4: готовность обосновывать принятие конкретного технического решения при разработке технологических процессов и изделий.

ПК 11: способность применять современные методы исследования структуры древесины и древесных материалов.

Студенты дневной формы обучения выполняют лабораторные работы в полном объеме. Студенты заочной формы обучения выполняют лабораторные работы № 1, № 2.

Требования к содержанию отчета по лабораторной работе

Отчет по лабораторной работе в указанной последовательности должен содержать следующие материалы:

• наименование работы;

• цель и задачи исследования;

• условия проведения опытов;

• переменные факторы;

• результаты работы: таблицы, расчеты, графики;

• выводы.

Отчет к защите предъявляется каждым студентом на следующем занятии после выполнения работы. Оформление отчета должно соответствовать требованиям СТП 3.4.204-01 «Требования к оформлению текстовых документов». Успешная защита всех работ является основанием для зачета. По окончании лабораторного практикума все отчеты должны быть сброшюрованы в один документ, который дополнительно должен содержать такие материалы, как: титульный лист, реферат, содержание, библиографический список.

Комплект отчетов студент сдает преподавателю на зачете. Образец титульного листа комплекта отчетов лабораторных работ приведен в приложении А. Отчеты рекомендуется выполнять на листах белой нелинованной бумаги формата А4.

Лабораторная работа № 1

Определение показателей пористости древесины (4 ч)

Древесина является капиллярно-пористым телом. Такая структура определяет ее многие свойства, такие как теплопроводность, водопоглощение, деформативность и др. Также она обуславливает особенности поведения древесины на различных этапах ее переработки и эксплуатации. Информация о пористой структуре является основой для прогнозирования результатов различных технологических воздействий на древесину.

1 Цель работы

Научиться вычислять показатели, которые характеризуют пористую структуру древесины. Сравнить установленные экспериментальным путем показатели пористости для двух или нескольких образцов древесины из разных пород.

2 Содержание работы

2.1 Для образцов древесины стандартных размеров экспериментально определить влажность и вычислить показатели плотности.

2.2 Используя полученные данные, рассчитать показатели пористости древесины: пористость, воздухоёмкость, максимальную влажность, плотность, пропиточную емкость.

2.3 Сравнить вычисленные показатели пористости для образцов древесины разных пород.

2.4 По вычисленным показателям ρ_баз. для образцов, используемых в эксперименте, определить, при какой влажности древесины они должны утонуть.

3 Оборудование, приборы, инструменты

В лабораторной работе используют: технические весы первого класса точности, штангенциркуль, сушильный шкаф.

4 Порядок выполнения работы

4.1 Перед проведением работы преподаватель выдает каждой подгруппе студентов 2 - 3 образца древесины разных пород с разной начальной влажностью. Начальная влажность образцов древесины должна быть более 30 %. Средние размеры образцов 20×20×30 мм (последний размер вдоль волокон).

4.2 Студенты должны определить породу каждого образца древесины.

4.3 Штангенциркулем измерить точные размеры образцов в поперечном сечении (радиальный - r, тангенциальный - τ) и вдоль волокон - l. Поперечные размеры (r, τ) следует измерять на середине длины образцов. Точность измерений должна быть не менее 0,1 мм. Полученные результаты заносят в таблицу 1.1.

4.4 С помощью технических весов определить начальную массу образцов (m_w) с точностью до 0,01 г. Эти данные также следует занести в таблицу 1.1.

4.5 После этого образцы помещают в сушильный шкаф, где в соответствии с ГОСТ 16483.7 при температуре (103 ± 2) ⁰С высушивают до абсолютно сухого состояния.

Таблица 1.1 – Результаты измерений

Номер образца	Порода	Размеры образца, мм						Масса образца, г
		до высушивания			после высушивания			до высуши-вания		после высушивания
		rw	tw	lw	r0	t0	l0		mw		m0

4.6 После высушивания произвести повторное измерение и взвешивание образцов. Полученные результаты записывают в таблицу 1.1.

4.7 Используя полученные данные произвести расчет следующих показателей древесины

Абсолютная влажность древесины W_абс, %

(1.1)

где m_н - масса образца до высушивания, г;

m₀ - масса образца в абсолютно сухом состоянии, г.

Точность вычисления влажности должна быть (± 0,5) %.

Плотность древесины, кг/ м³ :

а) плотность влажной древесины ρ_w вычисляют по формуле

ρ_w = m_w /V_w , (1.2)

где V_w - объем образца древесины до высушивания (при влажности более 30 %), м³.

б) плотность абсолютно сухой древесины ρ₀

ρ₀ = m₀ /V₀ , (1.3)

где V₀ - объем образца в абсолютно сухом состоянии, м³.

в) базисная плотность древесины ρ_баз

ρ_баз. = m₀ /V_w . (1.4)

г) плотность при нормализованной влажности (W = 12 %)

ρ₁₂ = ρ₀ / k , (1.5)

где k - коэффициент, учитывающий влияние породы.

Для березы, дуба, бука, граба, лиственницы k = 0,957, для остальных пород k = 0,946.

Точность расчетов показателей плотности должна быть (± 5) кг/м³.

Результаты выполненных расчетов записывают в таблицу 1.2

Таблица 1.2 – Результаты вычислений

Номер образца	Порода	Абсолютная влажность древесины, %	Показатели плотности древесины
			Плотность влажной древесины, ρw	Плотность абсолютно сухой древесины, ρ0	Базисная плотность древесины, ρбаз	Плотность при нормализованной влажности, ρ12
			кг/м3	кг/м3	кг/м3	кг/м3

Рисунок 1.1 – Диаграмма плотности древесины

С помощью диаграммы, приведенной на рисунке 1.1, по вычисленным показателям ρ_баз установите, при какой влажности образцы, использованные в эксперименте, потеряют плавучесть?